韩布兴院士，最新Nature Catalysis！「国家优青」孟庆磊共同通讯！

第一作者：Ruizhi Wu

通讯作者：韩布兴，孟庆磊

通讯单位：中国科学院化学研究所，华东师范大学

韩布兴，中国科学院化学研究所研究员、华东师范大学特聘教授、英国诺丁汉大学荣誉教授，中国科学院院士、发展中国家科学院院士、英国皇家化学会会士。

在 Science、Nat. Commun.、Sci. Adv.、Angew. Chem. Int. Ed.、J. Am. Chem. Soc.等期刊发表SCI收录论文800余篇，获国家专利60余件，在重要学术会议做大会报告和邀请报告200余次。作为第一完成人获国家自然科学奖二等奖1项、北京市科学技术奖二等奖1项，获Elsevier出版社J. Colloid interf. Sci.期刊终身成就奖，作为非第一完成人获国家和省部级科技进步奖3项，领衔的“绿色化学与技术研究集体”获2022年度中国科学院杰出科技成就奖。

2018/03-至今，中国科学院化学研究所，中国科学院胶体、界面与化学热力学重点实验室，副研究员

2017/06-2018/03，中国科学院化学研究所，中国科学院胶体、界面与化学热力学重点实验室，助理研究员

2013/12-2017/06，中国科学院化学研究所，中国科学院胶体、界面与化学热力学重点实验室，博士后

论文速览

具有定制结构的催化剂对于确定化学反应的选择性至关重要，但是在保留醚基C-O（R）键同时，设计选择性裂解羟基C-O（H）键的催化剂结构还是一个挑战，需要全面探索。本文报道了一系列以多孔碳为载体的铂-钴(Pt-Co)双金属电催化剂，通过调节Pt和Co物种间的金属间相互作用，实现了不同的加氢脱氧(HDO)和加氢反应路径。

特别是Co单原子修饰的Pt纳米粒子在保留醚键C-O(R)的同时，实现了对邻位醚键的羟基C-O(H)键的选择性断裂，以超过72.1%的醚选择性转化了丁香酚和其他木质素衍生物。本工作强调了深入理解结构-性能关系对于合理设计和构建具有特定催化反应所需特定位点的催化剂的重要性。

图文导读

图1：电子显微镜表征，包括高角环形暗场扫描透射电子显微镜(AC-HAADF-STEM)图像、能量色散X射线光谱(EDS)元素分布图和高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图像。

图2：X射线光谱学表征、X射线光电子能谱(XPS)分析。

图3：电化学分析。

图4：在最优条件下，通过原位拉曼光谱监测丁香酚电催化反应过程，提供了反应机理信息。

图5：密度泛函理论（DFT）计算研究了丁香酚在PtCo催化剂上的电催化HDO反应路径。

图6：底物拓展

总结展望

本研究设计了一系列Pt-Co双金属催化剂，系统研究了催化剂结构对电催化还原木质素衍生物丁香酚及其衍生物的影响。研究发现，电催化性能取决于Pt和Co物种间的金属间相互作用和组合方式，特别是PtCo1/MC催化剂在广泛的底物范围内表现出优异的催化性能。

通过原位表征和DFT计算的详细分析，证实了Pt纳米粒子和Co单原子位点在实现芳香环的有效加氢和C-O(H)键的选择性断裂、保留C-O(R)键方面具有出色的协同效应。本工作为从可再生的木质纤维素生物质原料生产醚类化学品铺平了道路，并为合理设计合适的催化位点提供了深入的理解，可以指导探索其他反应。

文献信息

标题：Intermetallic synergy in platinum-cobalt electrocatalysts for selective C-O bond cleavage

期刊：Nature Catalysis

DOI：10.1038/s41929-024-01165-w

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